JP2017036200A - 増感された感光性ガラスおよびその製造 - Google Patents
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- C03B32/00—Thermal after-treatment of glass products not provided for in groups C03B19/00, C03B25/00 - C03B31/00 or C03B37/00, e.g. crystallisation, eliminating gas inclusions or other impurities; Hot-pressing vitrified, non-porous, shaped glass products
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Abstract
【解決手段】Si4+を45〜65カチオン%、1種以上の結晶作動体を30〜45カチオン%、1種以上の結晶拮抗体を3.5〜9カチオン%、および1つ以上の成核剤の組を含む光構造化が可能なガラス。a.前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、b.前記結晶拮抗体は、A13+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、c.前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含む、構造化可能なガラス紫外光で照射したのちにエッチングステップに供する方法。該方法により構造化された製品。
【選択図】なし
Description
Ce3++Ag++hν→Ce4++Ag0 (式I)
によって説明される。
a. 前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、
b. 前記結晶拮抗体は、Al3+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、
c. 前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含み、
前記結晶作動体のモル割合(cat%)はSi4+のモル割合に対して、少なくとも0.3で、かつ高くても0.85であり、かつ前記ガラスは、高くても200℃/hの冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの定常冷却に相当する冷却状態を有し、ここで温度T1は、該ガラスのガラス転移温度Tgを少なくとも上回り、かつ温度T2は、T1を少なくとも150℃下回る、前記ガラスである。特に好ましい一実施形態においては、T1は、前記ガラスのガラス転移温度Tgを100℃上回り、かつ温度T2は、T1を250℃下回る。もう一つの好ましい実施形態においては、T1は、前記ガラスのガラス転移温度Tgを50℃上回り、かつ温度T2は、T1を200℃下回る。もう一つの好ましい実施形態においては、T1は、前記ガラスのガラス転移温度Tgを25℃上回り、かつ温度T2は、T1を150℃下回る。「定常」とは、この文脈においては、ガラスがある一定の温度レベルに保たれることなくT1からT2へと連続的に冷却されることを意味する。特に、それと共に、実質的に一定な冷却速度での冷却を意味する。好ましくは、温度T1から温度T2までの冷却の間の最高冷却速度と最低冷却速度は、前記平均冷却速度Kから、それぞれ、高くても±20%だけ、より好ましくは高くても±15%だけ、より好ましくは高くても±10%だけ、より好ましくは高くても±5%だけ外れている。T2まで冷却した後に室温へと冷却される限りで、この更なる冷却はまた定常的に行われうるが、T2未満の更なる冷却は決定的なものではない。室温は好ましくは20℃である。驚くべきことに、本発明による冷却状態の調節は、溶融が比較的酸化的に行われたとしても、ガラスを結晶化に対してより高感度にすることが判明した。
R2O3Si R=アルカリ金属イオン。
a. それぞれの原材料を混合して、混合物を得るステップ、
b. 該混合物を溶融して、溶融物を得るステップ、
c. 該溶融物を固化させて、ガラスを得るステップ、
を含む。
a. ガラス溶融物を製造するステップと、
b. 該溶融物を引き出し容器中に移すステップと、
c. 該溶融物を引き出し容器から排出するステップと、
d. 出て行く溶融物を引き出してガラスシートにするステップと、
e. 該ガラスシートを冷却するステップと、
を含み、その際、前記溶融物は、前記引き出し容器を出て行くときに、好ましくは1000℃を上回る温度を有する。
・ まずはガラスを溶融させるステップ、
・ 引き続き熱間成形するステップ、
・ 熱間成形の間にガラスを増感するステップ、または引き続き
・ 前記のように引き続き構造化するステップ
を含む。
1. 微細技術における構成要素における、またはその構成要素としての、
2. 微細反応技術における構成要素における、またはその構成要素としての、
3. 電子工学のパッケージングにおける構成要素における、またはその構成要素としての、
4. マイクロ流体構成要素のための、
5. FEDスペーサーにおける、またはFEDスペーサーとしての、
6. バイオテクノロジーのための(例えばタイタープレート)、
7. インターポーザとしての、
8. 三次元構造化可能なアンテナにおける、または三次元構造化可能なアンテナとしての、
使用である。
a. マイクロ流体技術/バイオテクノロジー、例えば
i. ラボオンチップ/臓器チップ、
ii. マイクロミキサー、
iii. マイクロリアクター、
iv. プリンタヘッド、
v. タイタープレート、
iv. チップ電気泳動、
b. 半導体、例えば
i. 論理回路/集積回路、
ii. メモリ、
iii. 接触式イメージセンサ、
iv. 電界発光ディスプレイ(FED)スペーサー、
v. 集積能動素子(IPD)、
vi. コンデンサ、
vii. インダクタ、
viii. 抵抗体
c. センサ、例えば
i. 流量センサ/温度センサ、
ii. ジャイロスコープ/加速度計、
d. 無線周波数微細電子機械システム(RF/MEMS)、例えば
i. アンテナ、
ii. コンデンサ、
iii. フィルタ/デュプレクサ、
iv. スイッチ、
v. オシレータ、
e. 電気通信、例えば
i. 光軸調整チップ、
ii. 光学的導波路、
iii. 光学的相互接続
における基板またはガラス回路基板(GCB)として使用することができる。
ガラスB1は、0.5mmの厚さで本発明のダウンドロー法において製造した。引き続いての増感によって、該ガラスを、500℃から240℃への80℃/hの平均冷却速度での冷却に相当する冷却状態に調整した。該ガラスの様々な位置で、透過率を280nmの波長で測定した。40の測定を行い、透過率の平均値は31%であった。該ガラスは、透過率の標準偏差が、透過率の平均値のたった約0.4%であるほど均質化であった。
例1に記載されたガラスを、例1に記載されるように露光した。しかしながら、強化温度は、そのエッチング速度に対する影響を調査するために変動させた。最も高いエッチング比は、580℃の強化温度で得られる。
例1に記載されたガラスを、例1に記載されるように処理した。しかしながら、計画孔径を変動させた。標準偏差は計画孔径とは無関係であることが分かった。
ガラスB2は、1mmの厚さで本発明のダウンドロー法において製造した。引き続いての増感によって、該ガラスを、550℃から300℃への40℃/hの冷却速度での冷却に相当する冷却状態に調整した。該ガラスは、280nmの波長での60の測定において、透過率の標準偏差が、それぞれの透過率値のたった約0.5%であるほど均質化であった。
本発明のガラスを幾つかの部分に分けて、幾つかの試料を得た。その試料の幾つかは未処理のままにし、比較例として用い、その一方で他の試料は増感ステップに供した。280nmでの透過率における増加は、増感されていない比較例と比べて増感された試料において検出された。透過率の増加は、増感の間の温度T1のレベルと確実に相関していることが判明した。
透過率特性に対するアンチモンの影響を測定するために、アンチモン含量に関してのみ異なる本発明の2種類のガラスを比較した。このアンチモン含量は、それぞれ0.15cat%および0.2cat%であった。透過率は、より高いアンチモン含量の場合は、1mmの厚さのガラスにおいて260nmの波長で1.2%であった。それに対して、驚くべきことに、より低いアンチモン含量の場合は、1mmの厚さのガラスにおいて260nmでの透過率は、1.9%であることが判明した。紫外領域における透過率のこの増加によって、十分な結晶化のために必要とされる露光時間は、より高いアンチモン含量を有するガラスにおける14分間から、より低いアンチモン含量を有するガラスにおいて5分間にまで低下された。より厚いガラスでは、高いアンチモン含量を有するガラスにおける1.7mmから、より低いアンチモン含量を有するガラスにおける3mmにまで達成可能な構造深さも増加した。
本発明のガラスを、波長960nmを有する赤外フェムト秒レーザで露光した。その線量は、0.2J/cm2であった。前記ガラスは、焦点合わせが20mmの深さで可能であるほど均質であった。90分間のエッチング後に、500μmの直径および20mmの深さをそれぞれ有する2つの入口開孔を有し、その開孔同士が20mmの深さで一方の入口孔からもう一方の入口孔まで延びた100μmの直径を有するチャネルによって連結されているガラス体が得られた。
Claims (15)
- Si4+、1種以上の結晶作動体、1種以上の結晶拮抗体および1種以上の成核剤の組を含む増感された光構造化可能なガラスであって、
a. 前記結晶作動体は、Na+、K+およびLi+から選択され、
b. 前記結晶拮抗体は、Al3+、B3+、Zn2+、Sn2+およびSb3+から選択され、
c. 前記成核剤の組は、セリウムと、銀、金および銅の群からの少なくとも1種の剤とを含み、
− 前記結晶作動体のモル割合(cat%)はSi4+のモル割合に対して、少なくとも0.3で、かつ高くても0.85であり、かつ
− 前記ガラスは、高くても200℃/hの冷却速度Kでの温度T1から温度T2までの定常冷却に相当する冷却状態を有し、ここで温度T1は、該ガラスのガラス転移温度Tgを少なくとも上回り、かつ温度T2は、T1を少なくとも150℃下回る、前記ガラス。 - 請求項1に記載のガラスであって、以下の成分(cat%)
- 請求項1または2に記載のガラスであって、以下の成分(cat%)
- 請求項1から3までのいずれか1項に記載のガラスであって、該ガラスは、0.02cat%から0.2cat%の間のSb3+を含む、前記ガラス。
- 請求項1から4までのいずれか1項に記載のガラスであって、透過率値が、1mmのガラス厚さおよび280nmの波長で少なくとも8%である、前記ガラス。
- 請求項1から5までのいずれか1項に記載のガラスであって、厚さ1mmにおいて314nmで高くても50%の内部透過率を有する、前記ガラス。
- 請求項1から6までのいずれか1項に記載のガラスであって、該ガラス表面が5nm未満の粗さRaを有する、前記ガラス。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載のガラスの製造方法であって、
a. それぞれの原材料を混合して、混合物を得るステップ、
b. 該混合物を溶融して、溶融物を得るステップ、
c. 該溶融物を固化させて、ガラスを得るステップ、
を含む、前記方法。 - 請求項8に記載の方法であって、前記溶融物を固化させるステップに引き続き該ガラスを増感するステップが行われ、ここで該増感は、該ガラスの再加熱の後に、高くても200℃/hの平均冷却速度で温度T1から温度T2へと該ガラスを冷却することを含む、前記方法。
- 請求項8に記載の方法であって、前記溶融物を固化させるステップは、高くても200℃/hの平均冷却速度で温度T1から温度T2へと該ガラスを冷却することを含む、前記方法。
- 請求項8から10までのいずれか1項に記載の方法であって、温度T1は、前記ガラスのガラス転移温度Tgを少なくとも上回り、かつ温度T2は、T1を少なくとも150℃下回る、前記方法。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載のガラスの露光および強化によって得ることができる結晶化された製品。
- 請求項12に記載の結晶化された製品であって、露光の深さが少なくとも1mmである、前記製品。
- 請求項1から7までのいずれか1項に記載のガラスの露光、強化および構造化によって得ることができる構造化された製品。
- 請求項14に記載の構造化された製品の、微細技術、微細反応技術、電子工学のパッケージング、マイクロ流体技術、FEDスペーサー、バイオテクノロジー、インターポーザ、および/または三次元構造化アンテナといった利用分野のための構成要素における、または構成要素としての使用。
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